白髪予防・治療剤の選別に有効な加齢性白髪を自然発症するモデル動物の開発
名古屋大学大学院医学系研究科環境労働衛生学

加藤昌志

Hair graying is a symbol for senescence in humans and one of great cosmetic problems especially for women. Therefore,
development of preventive therapy for hair graying is very important in the field of cosmetology. However, available
preventive therapies for hair graying are very limited at present. Experiments using humans are difficult to develop drugs
for hair graying. Therefore, model mice that mimic the mechanism of hair graying in humans could be strong tools fordevelopment of the preventive therapy. Up to now, more than 10 kinds of model mice for hair graying have been reported.
However, most of the mice are models for premature hair graying with limited life span. In this study, we developed a novel
model mouse for hair graying with long life span. Our macroscopic analysis showed that our model mice progressively
develop hair graying with senescence. Previous microscopic studies showed that loss of follicular melanocyte stem cells isa fundamental cause for hair graying in humans. Therefore, we histologically evaluated follicular melanocyte stem cells inour model mice. Our melanocyte-targeted reporter transgene analysis showed depletions of follicular melanocyte stem cell
as well as the descendant melanocytes in gray hairs of our model mice. Previous study showed that melanocyte stem cells
divide and produce their descendant melanocytes in every hair cycles to regenerate pigmented hairs. Previous study also
showed that promotion of hair cycles accelerates hair graying. We in this study examined effect of increased hair cycle on
hair graying in our model mice. Hair graying was accelerated by depilation, which is a well-established method to artificiallypromote hair cycles, in our model mice. These results suggest that melanocyte stem cells and descendant melanocytes areassociated with hair graying in our model mice. Our findings suggested that hair graying in our model mice are partiallyresembles hair graying in humans, whereas further analysis to characterize hair graying in our model mice will be needed.
Thus, in this study, we developed a novel model mouse line for hair graying, partially clarified mechanism of hair graying
in the mice with considering the similarity of hair graying in humans and suggest that the mice could be a potential tool todevelop preventive therapy for hair graying.

１．緒

白髪の発症を予防したり、さらに理想的には、既に発症し言てしまった白髪を改善することが、安全にできれば、コス50 歳の約半数が 50% 程度の白髪を発症すると報告されメトロジー学上、極めて画期的であると言える。しかし、ている 。このように白髪は加齢の象徴であり、特に女性筆者が検索しえた限りでは、科学的根拠に基づいた白髪予にとって、美容上の大きな問題となる。美容上の解決策と防効果のある製品は存在しない可能性が高いと考えられる。

しては白髪染め（ヘアカラー）が、現時点では、最も現実的白髪予防・治療法の開発においては、ヒトで効果を確認な選択肢である。実際に、日本における白髪関連製品は、するのが最善である。しかし、ヒトの白髪については、①年間 1,000 億円近い市場となっている。中国、インド、ブ

非常に長い期間かけて進行する、②発症時期や進行速度ラジル等の新興国の経済発展により、美容への関心がさら等、個人差が大きい、③薬物の安全性等の倫理的配慮の必に高まれば、市場規模は、今後増大すると推測できる。し要性、④効果を検討できる薬物の数が限られる、といった

かし、白髪染めは、使用にやや時間がかかるだけでなく、問題もある。ゆえに、ヒトにおいて、薬物や美容関連機器繰り返して使用することが求められる。白髪染めに関する等の白髪予防・改善の効果を判定することは容易ではない。

アンケートでは、①自分で手間をかけずに染められること、ヒトの白髪発症機構に類似した白髪モデル動物が存在すれ②一度染めたら 2 ～ 3 週間は持続すること、③手の届きにば、外用または内服で有効な白髪予防・治療効果のある薬

くい部分を簡単に染められるブラシが付いていること、が物や食品をスクリーニングすることができる。白髪を自然求められているので、消費者が、より簡便な方法で、長期発症する動物が大型動物であると、飼育場所や飼育費用が間効果の持続する製品を期待していることがわかる。もし、高額になるとともに、管理に関係する人手もかかるので、

1）

マウス等の小動物であることが望ましい。しかし、出生時2）から白髪を発症しているマウス や一時的に白髪を発症す

Establishment of novel animal models forage-related hair graying that are useful todevelop preventive therapies

るマウス は報告されているが、10 ヶ月以上の寿命を持ち、Masashi Kato
D e p a r t m e nt o f O c c up at i o n a l a nd
Environmental Health, Nagoya University
Graduate School of Medicine

ル動物は世界的にも稀である。

3）

ヒトと同じように加齢とともに徐々に白髪が進行するモデ
筆者らは、メラノサイトの分化・増殖・遊走の分子機構4−6）に焦点をあてた研究を推進している− 66 −。近年では、遺伝子白髪予防・治療剤の選別に有効な加齢性白髪を自然発症するモデル動物の開発

改変技術を用い、新規の白髪を自然発症するマウスを開発

所見を比較した。さらに、HE 染色および LacZ 染色により、している。本モデルマウスでは、2 年以上の寿命を持つ個病理組織学的に毛疱メラノサイトを検出し、野生型マウス体も珍しくないので、ヒトと同じように加齢とともに徐々と白髪モデルマウスを比較した。に白髪を発症するモデル動物であると言える。本研究では、

３.

中間報告での成果をさらに発展させ、白髪モデルマウスを結果用いたより詳細かつ専門的な組織学的解析を通して、ヒト

3. 1. ヒトおよびモデルマウスに発症した白髪の肉眼所見とモデルマウスにおける白髪発症機構の類似性を検証する。

本研究では、ヒトとマウスについて、黒髪と白髪の肉眼さらに、白髪の予防・治療に有効な薬物のスクリーニング的特徴を観察した（図 1）。ヒトにおいても、モデルマウス技術についても、より現実性の高いロードマップを提供する。

においても、白髪では、メラニンを欠損しているという点

２．実
2. 1. 対で類似性が認められた。本結果より、本モデルマウスにお験ける白毛の毛疱では、1）毛幹（シャフト）へのメラニン供給

象障害、2）メラノサイトにおけるメラニン産生障害、3）
メラヒト、野生型マウス、遺伝子改変マウスである白髪モノサイトの消失、4）メラノサイトの細胞供給源であるメラデルマウスを対象とした。尚、メラノサイトを特異的かノサイト幹細胞の消失あるいは機能障害のいずれか、あるつ簡便に染色するために、メラノサイト特異抗原である

いは、上記に関する複数の障害を持つ可能性を考えた。

dopachrometautomerase（Dct）のプロモーター下にレポーター遺伝子である lacZ 遺伝子をつないだ Dct/LacZ- トラ

3. 2. モデルマウスにおける加齢性白髪の肉眼所見

7）

ンスジェニックマウス と野生型マウスおよび白髪モデル

本研究では、野生型マウスとモデルマウスについて、加齢と白髪の関係を肉眼で観察した。野生型マウスでは、1マウスを交配してから解析を行った。

ヶ月齢、3 ヶ月齢、9 ヶ月齢のいずれにおいても、白髪は

2. 2. 形態解析

肉眼的に、ほとんど観察されなかった（図 2A − C）。プレ

加齢性変化を考慮しながら、黒毛と白毛に関する肉眼的パラートを用いた白髪率の解析により、野生型マウスの白

図 1 毛髪の肉眼所見：ヒト（A）および白髪モデルマウス（B）における黒髪と白髪の肉眼所見を示している。黒の矢頭は黒髪を、白の矢頭は白髪を示している。

図 2 マウスにおける加齢性白髪の肉眼所見と白髪率：野生型マウス（A–C）および白髪モデルマウス（D–F）における、月齢と白髪の肉眼所見（A–F）と白髪率（白髪の本数 / カウントした毛髪の総本数）を示す（G）。

− 67 −

コスメトロジー研究報告 Vol.23, 2015

髪率は、1 ヶ月齢で 0.0 %、3 ヶ月齢で 1.2 %、9 ヶ月齢でLacZ 陽性細胞（青色に染色される細胞）として染色される。

も 1.7 % 程度であることが分かった。これは、野生型マウメラノサイト幹細胞はバルジと呼ばれる毛疱上部に存在し、スにおいて、加齢性白髪の発症は極めて限られているこ

メラノサイトは毛球部に存在する。

8, 9）とを、具体的な数値で示したものである。一方、モデルマ

野生型マウスのバルジ領域では（図 3A）、過去の報告

ウスでは、生後 1 ヶ月の段階で、白髪の割合は 10.9 % でと同様に LacZ 陽性細胞が確認された。本白髪モデルマウあった（図 2G）。肉眼的に見ても野生型マウスに比較してスの黒毛のバルジ領域（図 3B）でも、野生型マウスと同様多いように見える（図 2A, D）。モデルマウスでは、加齢がに LacZ 陽性細胞が観察されるのに対し、モデルマウスの進むにつれて、白髪率が 24.1 %（3 ヶ月）、52.1 %（9 ヶ白毛のバルジ（図 3C）では、LacZ 陽性細胞は観察されなか月）と増加することがわかった（図 2D − G）
。モデルマウった。野生型マウス（図 3D）およびモデルマウス（図 3E）のスの寿命を 30 ヶ月、ヒトの寿命を 80 年（960 ヶ月）と仮定

黒毛の毛球部には、メラニンおよびメラノサイトが存在しし、単純計算すると、マウスの 9 ヶ月は 288 ヶ月（24 年）ていた。一方、モデルマウスの白毛（図 3F）の毛球部ではに相当する。モデルマウスの 9 ヶ月齢の白髪率は 52.1%（図組織学的にもメラニンが欠損しているだけでなく、メラノ2G）である。ヒトにおいて白髪がほとんどない 25 歳からサイトも消失していた。さらに、少なくとも我々が観察し24 年経過し、約 50 歳を迎えた時、その約半数が 50% 程た限りでは、バルジ領域に LacZ 陽性細胞が存在しない毛度の白髪を発症することが報告されている ことを考える

根では、毛球部の LacZ 陽性細胞も観察されなかった。こと、本モデルマウスにおける肉眼的白髪発症のダイナミク

れらの結果より、本モデルマウスの白毛では、メラノサイ

スは、ある程度ヒトの加齢性白髪に類似していると提案でト供給源であるメラノサイト幹細胞が何らかの原因で消失きる。

し、その結果、毛球部へのメラノサイトの供給が停止し、

1）

結果としてメラニンが毛幹へ供給されなくなったと示唆さ3. 3. モデルマウスにおける加齢性白髪の組織所見れる。過去の報告によると、ヒトの白髪でも、メラノサイ野生型マウスとモデルマウスについて、黒毛と白毛にト幹細胞および毛球部のメラノサイト消失が加齢と共に亢おけるメラノサイトおよびメラノサイト幹細胞の分布を進することが報告されている 。少なくともバルジ領域お調べた（図 3）。メラノサイトおよびメラノサイト幹細胞はよび毛球部のメラノサイトおよびメラニン産生に関する組

8）

織学的観点においては、モデルマウスにおける白髪発症機構とヒトの白髪発症機構は類似していると考えられる。

3. 4. 白髪マウスの幹細胞に焦点をあてた白髪化の機序
解析
図 3 より、白髪化の根本原因がメラノサイト幹細胞にある可能性が示唆された。メラノサイト幹細胞は毛周期の回転とともに分裂し、子孫細胞であるメラノサイトを毛母に9）供給することが報告されている 。メラノサイト幹細胞が本白髪モデルマウスにおける白髪化の原因であるならば、毛周期を加速させると白髪化も影響を受けるのではないかと仮説をたてた。本モデルマウスにおいて、脱毛処理により人為的に毛周期を加速させたところ、脱毛部特異的に白髪化が促進された（図 4）。これは、メラノサイト幹細胞が脱毛により影響を受けている可能性を示している。

図 3 マウスにおける加齢性白髪の病理組織所見：9 ヶ月齢の野生型マウスのバルジ領域（A）および同腹の白髪モデルマウ
スの黒毛および白毛のバルジ領域（B と C）の LacZ 染色像を示す。9 ヶ月齢の野生型マウスの毛球部（D）および同腹の白髪モデルマウスの黒毛および白毛の毛球部（E と F）の LacZ染色像を示す。矢印は、バルジ領域の LacZ 細胞を示す。

図 4 モデルマウスにおける脱毛処理による白髪化の加速：3ヶ月齢のモデルマウスにおける、脱毛処理後の毛色の肉眼所見を示す。脱毛部分に一致して、白髪が発症している。

− 68 −

白髪予防・治療剤の選別に有効な加齢性白髪を自然発症するモデル動物の開発

図 5 白髪予防・治療剤開発の戦略：1 次選別として、①細胞レベルのスクリーニング、2 次選別として、②モデルマウスを用いた個体レベルでのスクリーニング、3 次選別として、③ヒトにおける白髪予防・治療効果の確認、といったプロセスによる白髪予防・治療法開発のロードマップを示した。尚、モデルマウスを用いた個体レベルでのスクリーニング（2 次選別）が難しい場合には、ヒトの皮膚を用いた ex vivo 解析等の代用の方法を検討する。

４．考ことは難しい。しかし、ヒトとマウスの相違点を理解した

察

上で、本モデルマウスとヒトで、白髪発症機構の類似点を肉眼的解析により、本モデルマウスに発症する白髪化は、解析することにより、白髪予防・治療に有効な薬物や美容

ヒトの加齢性の白髪と形態的にも白髪発症期間についても関連機器に関するスクリーニング技術を開発するできる可非常に類似していることが示唆された。また、組織学的解能性があるので、コスメトロジー学の発展に貢献できる可析により、モデルマウスの白髪発症機構は、現時点で解明能性があると考えている。

されているヒトの白髪発症機構と比較して、少なくとも「毛疱メラノサイト幹細胞およびメラノサイトの消滅によるシ謝ャフトへのメラニン供給の停止」と言う点については、類似していることがわかった。今後、本モデルマウスとヒト

辞

本研究の推進を御支援いただいたコスメトロジー研究振興財団に深く感謝申しあげます。の白髪発症の分子機構をさらに詳細に比較することにより、①ヒトにおける白髪発症機構に関する新知見、②白髪発症（引用文献）に関与する分子群を特定することにより、将来白髪を発症

１）Keogh EV, Walsh RJ. Rate of greying of human hair.
Nature. 207 (999) : 877-8, 1965.

する確率を予測できるバイオマーカーの開発、が達成できる可能性がある（図 5）。さらに、白髪発症機構の解明を進め、

２）Veis DJ, Sorenson CM, Shutter JR, Korsmeyer SJ.

分子機構を基にした細胞レベルで、白髪の予防・治療に有Bcl-2-deficient mice demonstrate fulminant lymphoid

用な薬物をスクリーニングするシステムを提案後、実際に

apoptosis, polycystic kidneys, and hypopigmented hair.

薬物スクリーニングを実施し、候補薬物をしぼった後に安Cell 22 ; 75 (2) : 229-40, 1993.

全性試験や安定性試験を含めた実用性をヒトで調べること

３）Nishikawa S, Kusakabe M, Yoshinaga K, Ogawa M,

により、白髪の発症を根本から予防・治療できる薬物を提Hayashi S, Kunisada T, Era T, Sakakura T, Nishikawa

案できる可能性がある（図 5）。

S. In utero manipulation of coat color formation by a５．総monoclonal anti-c-kit antibody: two distinct waves of括c-kit-dependency during melanocyte development.
EMBO J 10 (8) : 2111-8, 1991.

例えば、成人の毛髪のほとんどは成長期毛である一方、成獣（マウス）の毛は、ほとんどの毛が休止期毛である。こ４）Kato M, Takahashi M, Akhand AA, Liu W, Daiのように、ヒトとマウスが全く同じ機構で白髪を発症する

Y, Shimizu S, Iwamoto T, Suzuki H, Nakashima I.

− 69 −コスメトロジー研究報告 Vol.23, 2015

Transgenic mouse model for skin malignant melanoma.

required for the proliferation of melanoblasts in theOncogene 17 (14) : 1885-8, 1998.

mouse embryo. Dev Biol 192 (1) : 99-107, 1997.

５）Kato M, Takeda K, Kawamoto Y, Tsuzuki T, Kato８）Emi K. Nishimura, Scott R. Granter, David E. Fisher.

Y, Ohno T, Hossain K, Iftakhar-E-Khuda I, Ohgami N,

Mechanisms of hair graying: incomplete melanocyte

Isobe K, Takahashi M, Nakashima I. Protective effectstem cell maintenance in the niche. Science 307 : 720-of hyperpigmented skin on UV-mediated cutaneous

724, 2005.

cancer development. J Invest Dermatol 127 (5) : 1244-９）Emi K. Nishimura, Siobha´n A. Jordan, Hideo Oshima,Hisahiro Yoshida, Masatake Osawa, Mariko Moriyama,9, 2007.
６）Kumasaka MY, Yajima I, Hossain K, Iida M, Tsuzuki

Ian J. Jackson, Yann Barrandonk, Yoshiki Miyachi &T, Ohno T, Takahashi M, Yanagisawa M, Kato M. A

Shin-Ichi Nishikawa. Dominant role of the niche innovel mouse model for de novo Melanoma. Cancer

melanocyte stem-cell fate determination. Nature 4 1 6:

Res 70 (1) : 24-9, 2010.

854-60, 2002.

７）Mackenzie MA, Jordan SA, Budd PS, Jackson IJ.
Activation of the receptor tyrosine kinase Kit is− 70 −